効率的な電気触媒のための炭素支柱に高負荷のインターメタリック・プラチナ合金ナノ粒子の直接合成
Tae Yong Yoo1,2, Ji Mun Yoo1,2, Arun Kumar Sinha1,2
1Center for Nanoparticle Research, Institute for Basic Science (IBS), Seoul 08826, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|August 14, 2020
まとめ
研究者らは,炭素基に高度に分散したプラチナ合金ナノ粒子を作る新しい方法を開発しました. この進歩は燃料電池の触媒性能を大幅に高め,従来の触媒に比べて優れた活性と安定性を提供します.
科学分野:
- 材料科学
- ナノテクノロジー
- 電気化学
背景:
- オーダーされたプラチナベースのインターメタリックナノ粒子は,ナノ構造のプラチナよりも優れた触媒性能を示しています.
- 高負荷の炭素基で同質な金属間合金ナノ触媒を合成することは依然として大きな課題です.
研究 の 目的:
- 高解散金属・プラチナ (MPt) 合金ナノ粒子 (M=Fe,Co,Ni) を様々な炭素基で高触媒負荷で生産するための新しい合成戦略を開発する.
- 燃料電池の応用における触媒活性と安定性を高めるためのこのアプローチの有効性を実証する.
主な方法:
- 独特の二金属化合物[M(bpy) 3 2+と[PtCl6] 2−が前体として使用された.
- 化合物は炭素表面で均等に分解され,均等に大きさの金属間ナノ粒子を形成します.
- ナノ粒子の周りに窒素を添加した炭素保護層が形成されます.
主要な成果:
- 高い触媒負荷を持つ多様な炭素基上に,高度に分散したMPt合金ナノ粒子 (M=Fe,Co,Ni) を達成した.
- 代表的な減少グラフェン酸化物 (rGO) サポートされたL10-FePt触媒 (37重量%-FePt/rGO) は,商用Pt/Cの18.8倍高い特異活性を示した.
- 酸素還元反応 (ORR) 試験では20,000サイクル以上分解せず,優れた安定性を示した.
結論:
- この新しい合成戦略は,高同質性で均一に合金されたナノ粒子を効果的に生成します.
- この方法は燃料電池やその他の用途のための先進的な電触媒の開発に有望な経路を提供します.
- 窒素を添加した炭素保護層は,金属間ナノ粒子の安定性を高めます.
